Nel cuore del più potente acceleratore di particelle al mondo, il Large Hadron Collider (LHC) del CERN, qualcosa di mai fatto prima è successo: protoni e ioni di ossigeno si sono scontrati frontalmente. Una prima assoluta per la fisica delle alte energie, e solo l’inizio di una campagna sperimentale senza precedenti che prevede anche collisioni ossigeno–ossigeno e neon–neon.
Perché è importante?
Questi esperimenti non servono a “distruggere la materia”, ma a capire come funziona davvero l’universo nei suoi stati più estremi. Parliamo di:
- Radiazione cosmica
- Forza nucleare forte
- Plasma di quark e gluoni (QGP) – la stessa zuppa primordiale che riempiva il cosmo microsecondi dopo il Big Bang
Questa nuova fase, iniziata il 29 giugno 2025 e in programma fino al 9 luglio, rappresenta un cambio di passo nella fisica delle particelle. Perché? Perché fino a oggi il LHC aveva “giocato” con protoni e piombo. Ora entra in campo una nuova famiglia di collisioni leggere, molto più simili a ciò che succede nei raggi cosmici che bombardano l’atmosfera terrestre ogni giorno.
Scontro tra protoni e ossigeno: una sfida tecnica immensa
Secondo Roderik Bruce, esperto di ioni al CERN, far collidere protoni e ossigeno è molto più complicato che lavorare con particelle dello stesso tipo:
“Hanno rapporti massa/carica diversi, quindi rispondono in modo diverso ai campi elettromagnetici dell’acceleratore. Senza correzioni, colliderebbero in punti diversi a ogni giro.”
Per evitare questo, gli ingegneri hanno messo a punto regolazioni di frequenza e momento al millimetro. Il tutto per assicurare collisioni precise nei quattro grandi rivelatori del LHC: ATLAS, CMS, ALICE e LHCb.
LHCf e il mistero dei raggi cosmici
Ma non finisce qui. Anche l’esperimento LHCf, progettato per studiare i raggi cosmici, sta partecipando in grande stile. Ha installato un rilevatore a 140 metri da ATLAS per catturare le particelle più leggere, emesse a piccoli angoli durante gli impatti protoni–ossigeno. Dopo questa fase, il rilevatore verrà sostituito da un calorimetro per le collisioni ossigeno–ossigeno e neon–neon.
Un altro tassello? Il test sui collimatori cristallini, sistemi avanzati che “puliranno” il fascio di ioni da particelle periferiche (i cosiddetti halo particles), migliorando l’efficienza del fascio stesso.
Come funziona tutta questa giostra?
Il processo inizia da Linac3, dove vengono generati gli ioni. Poi passano attraverso:
- LEIR (Low Energy Ion Ring)
- Proton Synchrotron (PS)
- Super Proton Synchrotron (SPS)
…fino ad arrivare all’LHC, dove le energie raggiungono livelli da capogiro e le particelle vengono fatte collidere a velocità prossime a quella della luce.
E dopo?
Le prossime tappe:
- 2 giorni di scontri ossigeno–ossigeno
- 1 giorno di scontri neon–neon
- Setup e test tra una fase e l’altra
Ogni collisione porterà nuovi dati su processi che non possiamo replicare in nessun altro modo, né sulla Terra né nello spazio.
Conclusione: il cuore dell’universo batte forte sotto Ginevra
La campagna di esperimenti 2025 segna una nuova era per il CERN e per tutta la fisica moderna. Non è solo uno show tecnologico: è il tentativo più preciso mai fatto per ricostruire i primi istanti di esistenza del nostro universo, un istante alla volta, una collisione alla volta.
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